IF=18.1！药学院杨帆团队在国际顶级期刊《Nature Communications》发表突破性成果

2026年9月25日广西医科大学杨帆团队在《Nature Communications》在线发表题为“Self-aggregated photo-heterostructures enhancing fluorescence for cancer diagnosis and treatment monitoring”的研究。团队在玻璃微泡表面生长氧化锌纳米棒，构建自聚集荧光增强传感器PAEF，将细胞外囊泡（EVs）捕获与双标志物检测整合。该平台只需10 μL血浆，检测EV表面的GPC3和EpCAM；在101人的训练队列和45人的独立验证队列中，肝细胞癌识别准确率分别为96.0%和97.8%，并显示出监测靶向治疗及术后变化的潜力。

论文基础信息

主要发现

微球上浮和自聚集，同时解决捕获效率与荧光强度问题

PHS依靠浮力在液滴中主动上浮，表面高曲率ZnO纳米棒增加抗体与囊泡的接触机会。多个PHS在液滴顶部聚集后，相邻结构的近场发生耦合，玻璃微泡的回音壁模式也参与信号增强。

实验中，致密聚集状态的荧光强度约为松散状态的9倍。扣除表面积因素后，PHS的荧光增强指数约为7.4，高于玻璃微泡与SiO₂@ZnO单独贡献之和4.6，说明增强并非只来自吸附面积增加。

图2（原文Figure 2）：PHS形貌优化、近场与回音壁模式模拟，以及自聚集后的荧光增强结果。

细胞外囊泡捕获率接近90%，检测限降到每微升个位数

连接抗CD63抗体后，PHS对三种肝癌细胞来源囊泡的平均捕获效率接近90%。同一实验中，超速离心约为18%，ExoQuick约为34%。蛋白质组结果也显示，PHS捕获的囊泡覆盖更多低丰度肿瘤相关蛋白。

针对HepG2细胞外囊泡，GPC3和EpCAM两个通道的检测限约为7.1×10³至9.1×10³ particles/mL，即约7至9个囊泡/μL。作者据此计算，其灵敏度比常规ELISA约提高4个数量级。该检测使用常规荧光成像系统，没有加入额外的分子信号扩增步骤。

图3（原文Figure 3）：囊泡捕获效率、结构成像、蛋白质组覆盖、双标志物检测和不同方法检测限比较。

小鼠血浆中的囊泡标志物能够跟随仑伐替尼反应变化

HepG2皮下移植瘤小鼠接受仑伐替尼14天后，肿瘤生长受到抑制，血浆囊泡GPC3和EpCAM信号较治疗前下降。肿瘤组织的蛋白检测和免疫组化也呈相同方向。

这组结果说明囊泡表型可以反映模型中的分子变化，但样本量只有每组5只，模型采用皮下移植瘤，也没有与影像学早期评估或长期生存终点比较。

图4（原文Figure 4）：仑伐替尼处理前后小鼠肿瘤体积、血浆囊泡GPC3/EpCAM及肿瘤组织验证。

双标志物模型在训练队列中的AUC达到0.9867

训练队列共101例，包括39名健康对照、11例良性肝病、25例早期肝癌和26例进展期肝癌。单独使用GPC3或EpCAM时，两组分布仍有重叠；将两者放入LDA模型后，区分肝癌与非肝癌的AUC为0.9867。

按预设截点分类，模型准确率为96%，特异度98%，灵敏度94.1%，阳性预测值98%。GPC3在早期与进展期肝癌间存在差异，EpCAM没有显示同样的分期区分能力。

图5（原文Figure 5）：101例训练队列的双标志物分布、ROC曲线、LDA评分和混淆矩阵。

独立验证保持较高准确率，术后监测显示双标志物持续下降

45例独立验证队列包括17例非肝癌和28例肝癌。研究直接沿用训练集公式及截点，AUC为1.0000，准确率97.8%，特异度100%，灵敏度96.4%。这种结果提示模型具有较好的内部泛化能力，同时也需要在更多中心和更复杂的鉴别诊断人群中复核。

围手术期队列纳入13例病理确诊肝癌，其中5例AFP阴性。手术后7天内，队列总体的囊泡GPC3和EpCAM明显下降，AFP和DCP没有显示显著的组内变化。作者还连续追踪了1例AFP阴性和1例AFP阳性患者至术后约12天，两个囊泡标志物均随时间下降。

图6（原文Figure 6）：45例独立验证队列的诊断性能，以及13例患者手术前后的AFP、DCP和囊泡标志物变化。

总结与展望

研究建立了“浮力驱动捕获—异质结构协同增亮—EV双标志物读出”的分析流程，说明囊泡分离与检测可在同一传感体系中完成，并为HCC识别和疗效监测提供了初步证据。其价值尤其体现在少量血浆检测及AFP阴性患者的术后观察。需要注意，样本来自同一家医院，独立验证队列仅45人，术前术后队列仅13人，不能直接外推为一般人群筛查性能或复发预测能力。后续应开展多中心前瞻性验证、延长随访，并检验标志物异质性及批次一致性对临床应用的影响。

（转载自广西医科大学科技处）